CN101724757A - 一种制取低硅低磷钒液的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种制取低硅低磷钒液的方法，通过在含钒熟料浸出钒液的过程中或粗钒产品溶解的过程中向钒液体系中加入净化剂进行除硅、除磷，包括步骤：a、将含钒熟料的浸出温度或粗钒产品的溶解温度设置为在60℃至沸腾之间的任一温度；b、用酸或碱调节步骤a所对应的钒液体系至碱性，加入净化剂进行除硅、除磷，其净化剂为由铝盐、铁盐、镁盐组中选择的至少一种；c、步骤b之后进行冷却、过滤，得低硅低磷钒液。本发明的方法较现有提钒工艺相比，具有工艺简单易用、钒液成分要求宽松、设备要求低、操作方便、成本低、品位高、可同时除去磷和硅等优势。

Description

一种制取低硅低磷钒液的方法

技术领域

本发明涉及湿法提钒技术领域，更具体地说，涉及一种制取低硅低磷钒液的方法。

背景技术

现有技术以钒渣作为原料来生产V₂O₅的工艺流程，一般情况下，主要有原料预处理(包括钒渣破碎、粉碎、配料、混料)、氧化焙烧、熟料浸出、沉钒及熔化等五个工序，其中所述熟料浸出的工序通常有连续式和间歇式两种，用于将氧化焙烧所得含钒熟料中的钒浸出制得钒液，而杂质元素进入残渣中。

磷和硅等杂质元素含量的增加对沉钒过程和钒产品的质量是非常不利的。主要体现在以下方面：一、磷和硅会严重影响沉钒过程中的沉淀率，从而降低钒元素的收得率。冶金工业出版社于2007年出版的《钒钛材料》一书中提到，对于目前工业生产中主要应用的铵盐沉钒工艺，当沉钒pH值控制在2.5左右，[V₂O₅]/[P]摩尔比小于178时，铵盐沉钒工艺的沉淀率将急剧下降，当[V₂O₅]/[Si]摩尔比小于2.56时，铵盐沉钒工艺的沉淀率将下降，且沉淀所需时间开始延长，过滤困难。二、磷和硅的杂质会影响钒产品的质量，并且会影响后续生产中所得到的如高钒铁等产品的质量。而且，低硅、低磷的钒产品是附加值高的钒产品。它用于不同的行业有不同的技术要求，通常可应用于冶金、化工、医药、能源、环保、航空航天等行业，并具有不可替代的作用。所以，在沉钒工艺之前必须进行除硅和除磷操作。

中国专利授权公告号CN1298872，公开日2004年6月23日，名称为《含钒熟料浸出液的除磷方法》，该发明专利公开了一种湿法提钒后的含钒熟料浸出液的除磷方法，所述方法中先将一定重量比的结晶氯化铝和结晶氯化钙与工业水溶液配成除磷净化剂，然后通过将除磷净化剂加入含钒熟料的浸出液中来实现除磷效果，用该发明的技术方案所得产品的磷含量小于0.01g/L。然而，该发明专利的不足在于其仅对含钒熟料的浸出液来除磷，其净化剂仅限于由结晶氯化铝和结晶氯化钙组成，并且用该发明的技术方案所得产品的硅含量较高(约＞0.24g/L)，同时其工序较为复杂。

中国专利公开号CN101182036，公开日2008年5月21日，名称为《高钒除杂制备高纯度五氧化二钒工艺》，该发明专利公开了一种高钒除杂制备高纯度五氧化二钒工艺，其用盐酸调节解吸液pH值8～9，采用硫酸铝为净化剂，滤液用盐酸调pH值8～9，在常温搅拌的情况下，加入氯化铵反应3～4天，静置后所得偏钒酸铵晶体离心脱水，脱水后得偏钒酸铵在电煅炉内在500～550℃下灼烧6～8小时，冷却后得高纯度五氧化二钒，所得产品纯度99.5％以上。该发明的技术方案仅局限于净化钒矿经焙烧、离子交换及解吸后的钒液，未涉及到对如钒渣熟料所浸出的钒液、钒矿直接浸出所得钒液和粗钒产品溶解所得钒液等成分较复杂的钒液的净化；且调节pH值仅限于盐酸、净化pH值仅限于8～9，净化剂仅为硫酸铝；而且该发明的技术方案未制得低硅、低磷的钒液。

综上所述，可以看出现有技术的钒液净化方法对于同时除硅、除磷以制取低硅低磷钒液具有一定的局限性，未涉及到对钒矿直接浸出钒液、粗钒产品溶解所得的钒液等成分较复杂的钒液的净化，且净化效果不是太理想。因此开发一种适合普通钒液直接除硅、除磷的新技术是非常必要的。

发明内容

针对现有技术所存在的上述问题或不足，本发明提供一种制取低硅低磷钒液的方法，通过加热普通钒液、调节钒液pH值、加入净化剂进行除硅除磷、冷却、过滤等过程，制得低硅低磷钒液。

本发明提供了一种制取低硅低磷钒液的方法，通过在含钒熟料浸出钒液的过程中或粗钒产品溶解的过程中向钒液体系中加入净化剂进行除硅、除磷，所述方法可包括以下步骤：a、将含钒熟料的浸出温度或粗钒产品的溶解温度设置为在60℃至沸腾之间的任一温度；b、用酸或碱调节步骤a所对应的钒液体系至碱性，加入净化剂进行除硅、除磷，净化剂为由铝盐、铁盐、镁盐所组成的组中选择的至少一种；c、步骤b反应结束后冷却、过滤，得低硅低磷钒液。

根据本发明的制取低硅低磷钒液的方法，所述含钒熟料可以为含钒原料与碱性添加剂混后焙烧后所得的物料、或以五价钒为主的含钒原料。

根据本发明的制取低硅低磷钒液的方法，在步骤b中加入净化剂进行除硅、除磷可以在过滤所述含钒熟料的浸出液之前或过滤所述粗钒产品的溶解液之前进行。

根据本发明的制取低硅低磷钒液的方法，步骤b可以同时除去钒液中的硅元素和磷元素。

根据本发明的制取低硅低磷钒液的方法，当步骤b中加入的净化剂为铝盐或铁盐时，所述净化剂的加入量可稍大于所述净化剂与硅磷反应的理论加入量，且所述钒液体系的pH值可以在8～11的范围内。

根据本发明的制取低硅低磷钒液的方法，当步骤b中加入的净化剂含有镁盐时，所述净化剂的加入量可稍大于所述净化剂与硅磷反应的理论加入量，且所述钒液体系的pH值可以在8～12的范围内。

根据本发明的制取低硅低磷钒液的方法，具有工艺简单易用、钒液成分要求宽松、设备要求低、操作方便、成本低、品位高、可同时除去磷和硅等优势。

附图说明

图1为示出根据本发明示例实施例用含钒熟料来制取低硅低磷钒液的工艺流程图。

图2为示出根据本发明示例实施例用粗钒产品来制取低硅低磷钒液的工艺流程图。

具体实施方式

本发明的示例实施例提供了一种制取低硅低磷钒液的方法，通过在含钒熟料浸出钒液的过程中或粗钒产品溶解的过程中向钒液体系中加入净化剂进行除硅、除磷，以制取低硅低磷钒液，这里所说的低硅低磷钒液是指[Si]＜0.01g/L且[P]＜0.01g/L的钒液。所述方法可包括以下步骤：a、将含钒熟料浸出钒液的温度或粗钒产品溶解的温度设置为在60℃至沸腾之间的任一温度；b、用酸或碱将步骤a所对应的钒液体系的pH值调节到合适的范围，加入由如铝盐、铁盐、镁盐等组成的净化剂；c、步骤b反应结束后冷却、过滤，得低硅、低磷钒液。所述含钒熟料可以为如钒渣、钒矿等含钒原料与如工业碳酸钠、工业氯化钠、工业硫酸钠等碱性添加剂混后焙烧后所得的物料、或以五价钒为主的含钒原料，所述粗钒产品可以是偏钒酸铵、多钒酸铵等；在步骤b中用所述净化剂进行的除硅、除磷操作可以在过滤所述含钒熟料的浸出液之前或过滤所述粗钒产品的溶解液之前进行；步骤b可以同时除去钒液中的硅元素和磷元素；当步骤b中加入的净化剂为如硫酸铝、氯化铝等铝盐(也可以是硝酸铝)或如硫酸铁、氯化铁等铁盐(也可以是硝酸铁)或铝盐和铁盐的混合物时，所述净化剂的加入量可稍大于与硅磷反应的理论加入量，此净化剂加入量的确定主要是考虑到净化剂会不可避免的发生一定量的水解，所述钒液体系的pH值可以在8～11的范围内，此pH值范围的确定主要是为了避免净化剂的水解，在实际生产过程中，也可以稍高于或稍低于此pH值范围；当步骤b中加入的净化剂含有如硫酸镁或氯化镁等镁盐(也可以是硝酸镁)时，所述净化剂的加入量可稍大于所述净化剂与硅磷反应的理论加入量，此净化剂加入量的确定主要是考虑到净化剂会不可避免的发生一定量的水解，所述钒液体系的pH值可以在8～12的范围内，此pH值范围的确定主要是为了避免净化剂的水解，在实际生产过程中，也可以稍高于或稍低于此pH值范围。

对与根据本发明示例实施例的上述制取低硅低磷钒液的方法，还可采取缓慢加入净化剂、提高除硅除磷反应温度、延长陈化时间、采取微滤或超滤等措施来进一步提高除硅率与除磷率，虽然上述的根据本发明示例实施例的制取低硅低磷钒液的方法并未详细地描述这些措施，但是这些措施是本领域技术人员很容易想到的，所以本发明将覆盖这些措施。

图1为示出根据本发明示例实施例用含钒熟料来制取低硅低磷钒液的工艺流程图。图2为示出根据本发明示例实施例用粗钒产品来制取低硅低磷钒液的工艺流程图。参照图1和图2，根据本发明示例实施例用含钒熟料或粗钒产品来制取低硅低磷钒液的方法可包括以下步骤：首先，将含钒熟料或粗钒产品和适量的如水等浸出剂(此外，对于不溶于水的如钒酸铁、钒酸锰、钒酸钙等钒酸盐可使用酸或碱的浸出剂)混合，搅拌以形成钒液体系；然后进入热浸出的过程，热浸出是指通过加热钒液体系至60℃至沸腾来将含钒熟料或粗钒产品中的钒元素浸出的过程，在热浸出过程中，通过加入酸或碱调节钒液体系的pH值至与所要加入的净化剂相适应的合适的范围，加入净化剂，进行钒液的净化，从而得到净化后的渣液体系；下一步，对净化后的渣液体系进行冷却并过滤，得到低硅低磷钒液。

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

本实施例通过根据本发明示例实施例的制取低硅低磷钒液的方法，从钒渣熟料中制取了低硅低磷钒液。

向1000mL洁净烧杯中加入400g各元素成分如表1中所示的钒渣熟料和800mL水，搅拌均匀，加热钒液体系至80℃，这里所说的钒液体系是指由钒渣熟料和水所形成的混合物料，由于这里所形成的钒液体系的pH值约为10，所以无需再向钒液体系中加入酸或碱，向80℃的钒液体系中加入净化剂，该净化剂是由2.5g无水硫酸铝和适量水所配成的溶液，待加入有净化剂的80℃的钒液体系反应1h后，将其冷却至常温，过滤，得[Si]＝0.0058g/L、[P]＝0.009g/L的钒液，钒的回收率为97％。

表1某钒渣熟料主要化学成分表/g·L^-1

实施例2

本实施例通过根据本发明示例实施例的制取低硅低磷钒液的方法，从钒渣熟料中制取了低硅低磷钒液。

向1000mL洁净烧杯中加入400g各元素成分如表1中所示的钒渣熟料和800mL水，搅拌均匀，加热钒液体系至60℃，这里所说的钒液体系是指由钒渣熟料和水所形成的混合物料，由于这里所形成的钒液体系的pH值约为10，所以无需再向钒液体系中加入酸或碱，向60℃的钒液体系中加入净化剂，该净化剂是由1.5g无水硫酸铝与1.5g硫酸镁和适量水所配成的溶液，待加入有净化剂的60℃的钒液体系反应1h后，将其冷却至常温，过滤，得[Si]＝0079g/L、[P]＝0.009g/L的钒液，钒的回收率为95％。

实施例3

本实施例通过根据本发明示例实施例的制取低硅低磷钒液的方法，从钒渣熟料中制取了低硅低磷钒液。

向5000mL洁净烧杯中加入2000g各元素成分如表1中所示的钒渣熟料和4000mL水，搅拌均匀，加热钒液体系至沸腾，这里所说的钒液体系是指由钒渣熟料和水所形成的混合物料，由于这里所形成的钒液体系的pH值约为10，所以无需再向钒液体系中加入酸或碱，向沸腾的钒液体系中加入净化1剂，该净化剂是由5g无水硫酸铝、2g氯化镁与5g硫酸铁和适量水所配成的溶液，待加入有净化剂的沸腾的钒液体系反应1h后，将其冷却至常温，过滤，得[Si]＝0.0055g/L、[P]＝0.008g/L的钒液，钒的回收率为98％。

实施例4

本实施例通过根据本发明示例实施例的制取低硅低磷钒液的方法，从石煤矿熟料中制取了低硅低磷钒液。

向5000mL洁净烧杯中加入4000g各元素成分如表2中所示的石煤矿熟料和4000mL水，搅拌均匀，加热钒液体系至沸腾，这里所说的钒液体系是指由石煤矿熟料和水所形成的混合物料，由于这里所形成的钒液体系的pH值约为9，所以无需再向钒液体系中加入酸或碱，向沸腾的钒液体系中加入净化剂，该净化剂是由25g无水硫酸铁和适量水所配成的溶液，待加入有净化剂的沸腾的钒液体系反应1h后，将其冷却至常温，过滤，得[Si]＝0.0073g/L、[P]＝0.008g/L的钒液，钒的回收率为97％。

表2某石煤熟料主要化学成分表/g·L^-1

实施例5

本实施例通过根据本发明示例实施例的制取低硅低磷钒液的方法，从石煤矿熟料中制取了低硅低磷钒液。

向5000mL洁净烧杯中加入3000g各元素成分如表2中所示的石煤矿熟料和3000mL水，搅拌均匀，加热钒液体系至60℃，这里所说的钒液体系是指由石煤矿熟料和水所形成的混合物料，由于这里所形成的钒液体系的pH值约为9，所以无需再向钒液体系中加入酸或碱，向60℃的钒液体系中加入净化剂，该净化剂是由10g无水氯化铝与8g氯化铁和适量水所配成的溶液，待加入有净化剂的60℃的钒液体系反应1h后，将其冷却至常温，过滤，得[Si]＝0.0089g/L、[P]＝0.009g/L的钒液，钒的回收率为95％。

实施例6

本实施例通过根据本发明示例实施例的制取低硅低磷钒液的方法，从石煤矿熟料中制取了低硅低磷钒液。

向5000mL洁净烧杯中加入4000g各元素成分如表2中所示的石煤矿熟料和4000mL水，搅拌均匀，加热钒液体系至80℃，这里所说的钒液体系是指由石煤矿熟料和水所形成的混合物料，由于这里所形成的钒液体系的pH值约为9，所以无需再向钒液体系中加入酸或碱，向80℃的钒液体系中加入净化剂，该净化剂是由15g无水硫酸铝、4g硫酸镁与5g氯化铁和适量水所配成的溶液，待加入有净化剂的80℃的钒液体系反应1h后，将其冷却至常温，过滤，得[Si]＝0.0082g/L、[P]＝0.008g/L的钒液，钒的回收率为97％。

实施例7

本实施例通过根据本发明示例实施例的制取低硅低磷钒液的方法，由粗钒产品制得了低硅低磷多钒酸铵。

向1000mL洁净烧杯中加入100g各元素成分如表3中所示的偏钒酸铵和500mL水，搅拌均匀，加热钒液体系至80℃，这里所说的钒液体系是指由钒渣熟料和水所形成的混合物料，向钒液体系中加入37g氢氧化钠以降其pH值调节为10，向该钒液体系中加入净化剂，该净化剂是由3g无水硫酸镁和适量水所配成的溶液，待加入有净化剂的80℃的钒液体系反应1h后，将其冷却至常温，过滤，得[Si]＝0.0057g/L、[P]＝0.004g/L的钒液，钒的回收率为97％。

表3某偏钒酸铵主要化学成分表/g·L^-1

实施例8

本实施例通过根据本发明示例实施例的制取低硅低磷钒液的方法，由粗钒产品制得了低硅低磷多钒酸铵。

向1000mL洁净烧杯中加入100g各元素成分如表3中所示的偏钒酸铵和500mL水，搅拌均匀，加热钒液体系至沸腾，这里所说的钒液体系是指由钒渣熟料和水所形成的混合物料，向钒液体系中加入37g氢氧化钠以降其pH值调节为10，向该钒液体系中加入净化剂，该净化剂是由2g无水硫酸镁、1.5g硫酸铝和适量水所配成的溶液，待加入有净化剂的沸腾的钒液体系反应1h后，将其冷却至常温，过滤，得[Si]＝0.0052g/L、[P]＝0.005g/L的钒液，钒的回收率为98％。

根据本发明的制取低磷低硅钒液的方法可用于如铁水吹钒所得钒渣浸出钒液体系、石煤提钒钒液体系、粗钒产品溶解所得钒液体系等的净化除杂过程，且可同时将上述钒液体系中的磷的含量降低到0.0052g/L～0.0089g/L同时将其中硅的含量降低到0.004g/L～0.009g/L，并且还具有工艺简单易用、设备要求低、操作方便、适应性广、成本低等优势。

尽管上面详细的描述了根据本发明的一些示例实施例，但是本发明不限于上述示例实施例，而且，在不脱离由本发明的权利要求所限定的精神和范围的情况下，可以进行各种变形和修改。

Claims (6)

1.一种制取低硅低磷钒液的方法，其特征在于：在含钒熟料浸出钒液的过程中或粗钒产品溶解的过程中向钒液体系中加入净化剂进行除硅、除磷，包括步骤：

a、将含钒熟料的浸出温度或粗钒产品的溶解温度设置为在60℃至沸腾之间的任一温度；

b、用酸或碱调节步骤a所对应的钒液体系至碱性，加入净化剂进行除硅、除磷，净化剂为由铝盐、铁盐、镁盐组中选择的至少一种；

c、步骤b之后进行冷却、过滤，得低硅低磷钒液。

2.如权利要求1所述的制取低硅低磷钒液的方法，其特征在于所述含钒熟料为含钒原料与碱性添加剂混后焙烧后所得的物料、或以五价钒为主的含钒原料。

3.如权利要求1所述的制取低硅低磷钒液的方法，其特征在于在步骤b中加入净化剂进行除硅、除磷是在过滤所述含钒熟料的浸出液之前或过滤所述粗钒产品的溶解液之前进行的。

4.如权利要求1所述的制取低硅低磷钒液的方法，其特征在于步骤b同时除去钒液中的硅元素和磷元素。

5.如权利要求1所述的制取低硅低磷钒液的方法，其特征在于当步骤b中加入的净化剂为铝盐或铁盐时，所述净化剂的加入量稍大于所述净化剂与硅磷反应的理论加入量，且所述钒液体系的pH值为8～11。

6.如权利要求1所述的制取低硅低磷钒液的方法，其特征在于当步骤b中加入的净化剂主要含有镁盐时，所述净化剂的加入量稍大于所述净化剂与硅磷反应的理论加入量，且所述钒液体系的pH值为8～12。

Images